Wenn Fangschreckenkrebse 16 Fotorezeptoren haben, wie viele andere Farben gibt es dann im Spektrum? [geschlossen]

Die erste Quelle, die Sie gepostet haben, beantwortet Ihre Frage ziemlich genau. Hier sind einige andere, die sich wahrscheinlich auf dieselbe Studie beziehen, aber anders darüber sprechen:

Die Fangschreckenkrebse sehen aus wie ein Satellit (National Geographic; auf diesen Artikel wird in Ihrer ersten Quelle verwiesen)

Studie bietet Einblicke in das einzigartige Farbsehen von Fangschreckenkrebsen

Das super Farbsehen von Fangschreckenkrebsen entlarvt (Nature)

Hier ist das Papier, auf dem diese drei Artikel basieren:
A Different Form of Color Vision in Mantis Shrimp

Und was scheint die (etwas neuere) These des Autors zu diesem Thema zu sein:
Farbsehen bei Mantis-Garnelen: Verständnis für eines der komplexesten visuellen Systeme der Welt

Die große Sache zu verstehen ist, dass es so etwas wie „das Farbspektrum“ nicht gibt. Da ist das elektromagnetische Spektrum , das eindimensional ist: Sie können die Position einer elektromagnetischen Welle im Spektrum mit einer Zahl beschreiben, ihrer Wellenlänge. Aber wenn Sie sich ein Bild des elektromagnetischen Spektrums mit den zugehörigen Farben ansehen, können Sie sofort etwas bemerken:

Sie sehen keine gleichmäßige Zunahme einer einzelnen Menge von einer Zahl zur nächsten, sondern mehrere verschiedene Farben, die aufeinander folgen.

Das liegt daran, dass es beim Farbensehen nicht darum geht, Variationen entlang des elektromagnetischen Spektrums an sich zu erkennen; Ziel ist es, unserem Gehirn zu ermöglichen, mehr Informationen über die Welt um uns herum zu erhalten, basierend auf der Tatsache, dass Licht in vielen verschiedenen Wellenlängen vorliegt. Unterschiedliche Objekte reflektieren unterschiedliche Kombinationen dieser Wellenlängen, was bedeutet, dass die Fähigkeit, einige dieser Wellenlängen voneinander zu unterscheiden, unsere Fähigkeit verbessert, Objekte basierend auf diesen Unterschieden zu unterscheiden.

Der Schlüssel hier ist, dass es keinen perfekten Weg gibt, dies zu tun; Niemand hat ein System, bei dem Sie die genaue Wellenlänge jedes Photons erkennen und genau sagen, wie viele von jeder Wellenlänge Sie empfangen. Was menschliche Augen tun, ist, dass einige spezifische Rezeptoren für einige Wellenlängen empfänglicher sind als andere, und dann vergleicht das Gehirn, wie aufgeregt jeder Rezeptor ist, und fügt all diese Informationen zusammen, um ein Gefühl von "Farbe" zu erzeugen, was im Grunde eine Art zu sagen ist Einige Dinge unterscheiden sich, wenn sie bestimmte unterschiedliche Wellenlängen reflektieren. Es hängt mit der Wellenlänge zusammen, ist aber nicht dasselbe; Beispielsweise erkennt unser Gehirn Wellenlängen, die die roten und grünen Rezeptoren gleichermaßen anregen, als „gelb“. Dazu gehören Wellenlängen, die zwischen den roten und grünen Wellenlängen liegen, aber auchKombinationen von roten und grünen Wellenlängen. So erhalten Sie das Farbrad , die Fähigkeit, einige Farben aus anderen zu machen, und die Tatsache, dass Sie alle Farben, die wir sehen, aus drei Primärfarben erzeugen können. Ein Organismus mit einem zusätzlichen Rezeptor zwischen Rot und Grün wäre in der Lage, diese verschiedenen Kombinationen von Wellenlängen auseinanderzuhalten, sodass „Gelb“ für uns wie mehrere verschiedene mögliche Farben aussehen würde. Umgekehrt sind trichromatische Menschen in der Lage, Farben wie Rot und Grün zu unterscheiden, die für dichromatische Säugetiere eine einzige Farbe sind.

Die Antwort auf "Wie viele Farben gibt es im Spektrum" lautet also "Es gibt kein universelles Farbspektrum". Jeder Organismus mit einem eigenen System von Lichtrezeptoren kann theoretisch ein eigenes Farbspektrum haben; Wie viele Farben sie sehen, hängt davon ab, wie viele verschiedene Kombinationen von Wellenlängen sie unterscheiden können, und das hängt davon ab, wie viele Rezeptoren sie haben, aber es kann auch andere Faktoren geben (wie die Empfindlichkeit bestimmter Rezeptoren, wie viel Verarbeitungsleistung sie haben widmen uns dem Farbsehen und nutzen verschiedene Aspekte der Physik, die sich auf die Wellenlänge auswirken ... Beim Menschen können sogar Sprache und Kultur die Farbunterscheidung bis zu einem gewissen Grad beeinflussen ).

Und wo kommt die Fangschreckenkrebse ins Spiel? Nun, das ist interessant, denn es wurde allgemein angenommen, wie Sie es ausdrücken, dass die Fangschreckenkrebse aufgrund ihrer viel zahlreicheren Rezeptoren viel mehr Farben sehen könnten als wir, aber die jüngsten Studien, die in der ersten Quelle erwähnt werden, auf die Sie verlinkt haben deuten darauf hin, dass Fangschreckenkrebse Farben schlechter unterscheiden können als wir, dh sie sehen weniger Farben . Es scheint jedoch, dass sein Farbsehen sehr unterschiedlich funktioniert, und hier kommen die 16 verschiedenen Rezeptoren ins Spiel. Es ist möglich, dass die unterschiedlichen Rezeptoren es der Fangschreckenkrebse ermöglichen, nicht mehr Farben zu erkennen, aber die erkannten Farben viel schneller zu verarbeiten. Um den Nature-Artikel zu zitieren:

Wenn das Garnelenauge benachbarte Spektren wie das menschliche Auge verglichen hätte, hätte es den Tieren ermöglicht, zwischen Wellenlängen von nur 1–5 Nanometern zu unterscheiden, sagen die Autoren. Stattdessen scheint jede Art von Photorezeptor eine bestimmte Farbe aufzunehmen und sie auf eine Weise zu identifizieren, die weniger empfindlich als das menschliche Auge ist, aber keine Vergleiche mit hoher Gehirnleistung erfordert . Das verschafft den Raubgarnelen vermutlich einen Geschwindigkeitsvorteil bei der Unterscheidung verschiedenfarbiger Beute, sagt Roy Caldwell, Verhaltensökologe an der University of California, Berkeley.

Und das von National Geographic:

Ihre Arbeitshypothese ist, dass die Fangschreckenkrebse die Ausgänge aller ihrer 12 Rezeptoren gleichzeitig analysieren. Anstatt Vergleiche zwischen diesen Rezeptoren anzustellen, leiten sie das gesamte Ausgangsmuster ohne Verarbeitung an das Gehirn weiter. „Man könnte sich vorstellen, dass sie eine Nachschlagetabelle in ihrem Gehirn haben“, sagt Marshall. Anstatt also wie wir zwischen Farben zu unterscheiden , sind ihre Augen darauf ausgelegt, Farben zu erkennen .

„Seltsamerweise wäre das Gerät, das Stomatopoden am nächsten kommt, ein Satellit“, sagt Marshall. „Fernerkundungsalgorithmen haben Nachschlagetabellen mit Farben, um das Bild auszufüllen, das der Satellit erzeugt.“

Zu deinen anderen Fragen:

Wie viele Fotorezeptoren sind möglich?

Theoretisch wäre die Grenze nur, wie viele Sie in ein Auge packen können und wie viele chemische Pigmente vorhanden sind, aber in der Praxis gibt es einen Kompromiss zwischen Farbe und räumlicher Unterscheidung (schließlich ist jeder Farbrezeptor ein Lichtrezeptor, der sich auf bestimmte beschränkt nur Wellenlängen, sodass Sie in der allgemeinen Lichtwahrnehmung verlieren). Ein anderer Artikel im Science Journal, in dem der Artikel über das Farbsehen von Mantis-Garnelen erschien, legt nahe, dass die optimale Anzahl nicht über 4 liegt (in Organismen, die natürlich unser System des Farbsehens verwenden, nicht das der Mantis-Garnelen):

Tatsächlich sagt die Theorie voraus, dass zwei bis vier Rezeptortypen optimal sind, um die Spektren natürlicher Materialien zu unterscheiden und die Anzahl von Objekten zu maximieren, die durch Farbe unterschieden werden könnten.

Und:

Wie viel des Spektrums wird niemals von irgendeiner Kreatur gesehen werden?

Wenn man bedenkt, dass jeder Satz von Fotorezeptoren zu seinem eigenen Farbspektrum führt (und jedes Gehirn darüber hinaus wahrscheinlich seine eigene Sauce kocht), ist diese Frage, die auf den Satz aller Farben angewendet wird, nicht wirklich aussagekräftig. Die Antwort wäre wahrscheinlich "fast alles", weil die Menge der tatsächlichen Farbsehsysteme in der natürlichen Welt ein verschwindend kleiner Prozentsatz der Menge der theoretisch möglichen Farbsehsysteme ist ... aber es ist nicht so, wie diese Farben sind „da draußen, um gesehen zu werden“ in allem anderen als dem abstraktesten Sinne; Sie existieren im gleichen Sinne wie ein Kind, das die Kombination aus einem Spermium und einer Eizelle ist, die sich nicht kennengelernt haben.

Wenn wir mit „Spektrum“ „elektromagnetisches Spektrum“ meinen, dann gibt es wahrscheinlich eine obere und eine untere Grenze der Wellenlängen, die erkannt werden können, wobei Wellenlängen an der oberen Grenze zu tödlich sind, als dass eine Zelle überleben könnte, geschweige denn, sie zu erkennen (obwohl Körper dies können und opfern Zellen, um unwirtliche Umgebungen auszunutzen, sehen Sie die Zellen, die unseren Magen auskleiden, also ist selbst das vielleicht kein absolutes Hindernis), und sind auf der unteren Grenze nicht energisch genug, um Pigmentmoleküle dazu zu bringen, auf sie zu reagieren. Ich weiß jedoch nicht, was diese Grenzen sind; Es ist wahrscheinlich, dass wichtigere Einschränkungen sind, wie nützlichDiese höheren und niedrigeren Wellenlängen zu erkennen, würde jedem Organismus die Mühe machen, die Fähigkeit zu entwickeln. (auch für die niedrigeren Wellenlängen, ob ihre Erkennung mit der Erzeugung eines Bildes verbunden ist. Zum Beispiel können wir Infrarotstrahlung als Wärme erkennen, aber wir betrachten das nicht als "Sehen". Andererseits "Augenflecken", die sichtbar erkennen Licht ohne Bild werden oft als primitive Form des Sehens angesehen; es gibt eine gewisse Willkür, aber es stimmt auch, dass niedrigere Wellenlängen andere optische Eigenschaften haben).